RU2753661C1 - Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys - Google Patents

Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2753661C1
RU2753661C1 RU2020142938A RU2020142938A RU2753661C1 RU 2753661 C1 RU2753661 C1 RU 2753661C1 RU 2020142938 A RU2020142938 A RU 2020142938A RU 2020142938 A RU2020142938 A RU 2020142938A RU 2753661 C1 RU2753661 C1 RU 2753661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
increment
amplitude
frequency
voltage
excitation current
Prior art date
Application number
RU2020142938A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Витальевич Чернов
Екатерина Андреевна Чернова
Артём Юрьевич Марченков
Дарья Александровна Жгут
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2020142938A priority Critical patent/RU2753661C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753661C1 publication Critical patent/RU2753661C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: flaw detection.
SUBSTANCE: invention relates to the field of flaw detection by the eddy current method. In the claimed method, based on the supply of an electromagnetic field of various frequencies of the excitation current ƒ with the registration of the signal-response at each of the frequencies ƒ and the calculation of the distribution of the components of the signal-response over the thickness of the product, the values of the voltage U0 induced by the eddy currents at different frequencies of the excitation current ƒ are determined on its defect-free zone, then in the controlled area of the product, the voltages U induced by the field of eddy currents at different frequencies of the excitation current ƒ are continuously recorded and the dependences of the amplitude of the introduced voltage |Uiv|=|U-U0| and the ratio of the increment in the amplitude of the introduced voltage to the increment in frequency |ΔUiv/Δƒ| on the frequency of the excitation current, on the basis of which a conclusion is made about the absence or presence of voltage concentration zones in the investigated area of the product.
EFFECT: invention increases productivity of the product diagnostics method.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в диагностике изделий из металлов и сплавов по параметрам поля вихревых токов для выявления зон концентрации внутренних механических напряжений в изделиях и конструкциях.The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the diagnosis of products made of metals and alloys by the parameters of the eddy current field to identify zones of concentration of internal mechanical stresses in products and structures.

Известен способ вихретокового контроля напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов (Сахабудинов Р.В., Чукарин А.В. Применение метода вихревых токов для контроля напряженно-деформированного состояния элементов конструкций машиностроения при диагностике // «Известия ЮФУ. Технические науки». 2008. №2(79). С: 25-30, УДК: 621.376.3), согласно которому по эмпирической зависимости механического напряжения σ от напряжения вихретокового измерителя U контролируется напряженно-деформированное состояние конструкций. Для применения способа необходимо на исследуемом материале провести серию предварительных испытаний образцов на сжатие, состоящих в измерении параметра U при разных уровнях приложенной нагрузки и определении зависимости уровня механических напряжений σ от напряжения вихретокового измерителя U:The known method of eddy current control of the stress-strain state of structural materials (Sakhabudinov R.V., Chukarin A.V. Application of the eddy current method for monitoring the stress-strain state of structural elements of mechanical engineering during diagnostics // "Izvestiya SFU. Technical sciences". 2008. No. 2 (79). С: 25-30, UDC: 621.376.3), according to which the stress-strain state of structures is monitored according to the empirical dependence of the mechanical stress σ on the voltage of the eddy current meter U. To apply the method, it is necessary to carry out a series of preliminary compression tests on the test material, consisting in measuring the parameter U at different levels of the applied load and determining the dependence of the level of mechanical stresses σ on the voltage of the eddy current meter U:

Figure 00000001
Figure 00000001

где А, K - эмпирические коэффициенты, рассчитанные по результатам предварительных испытаний. С использованием полученных зависимостей можно определять механические напряжения, возникающие в материале конструкции.where A, K are empirical coefficients calculated from the results of preliminary tests. Using the obtained dependencies, it is possible to determine the mechanical stresses arising in the material of the structure.

Недостатками данного технического решения являются низкие производительность и информативность результатов измерения из-за необходимости проведения серии предварительных механических испытаний на сжатие и возможности осуществления только интегральной оценки напряженно-деформированного состояния металла в контролируемом объеме изделия.The disadvantages of this technical solution are low productivity and informativeness of measurement results due to the need to conduct a series of preliminary mechanical compression tests and the possibility of carrying out only an integral assessment of the stress-strain state of the metal in the controlled volume of the product.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является неразрушающий способ определения механических напряжений в поверхностном слое изделий из металлов и сплавов (патент РФ RU №2327124, публ. 20.06.2008, МПК G01L 1/20), основанный на явлении скин-эффекта и послойном исследовании электрофизических свойств деформированного металла. Способ основан на возбуждении в контролируемом изделии электропотенциальным методом переменного тока различной частоты и измерении сигнала-отклика, по которому регистрируют распределение эффективного удельного сопротивления проводника в зависимости от глубины проникновения электромагнитного поля на заданных частотах. Полученное распределение сопоставляют с заранее известными значениями механических напряжений на глубинах, соответствующих заданным частотам, и на основании полученной калибровочной зависимости между эффективным удельным сопротивлением и механическими напряжениями выявляют распределение механических напряжений по глубине контролируемого изделия.The closest in technical essence to the proposed invention is a non-destructive method for determining mechanical stresses in the surface layer of products made of metals and alloys (RF patent RU No. 2327124, publ. 20.06.2008, IPC G01L 1/20), based on the phenomenon of the skin effect and layer investigation of the electrophysical properties of deformed metal. The method is based on excitation of alternating currents of various frequencies in a controlled product by an electropotential method and measuring the response signal, according to which the distribution of the effective resistivity of the conductor is recorded depending on the penetration depth of the electromagnetic field at specified frequencies. The obtained distribution is compared with the previously known values of mechanical stresses at depths corresponding to the specified frequencies, and on the basis of the obtained calibration relationship between the effective resistivity and mechanical stresses, the distribution of mechanical stresses along the depth of the controlled product is revealed.

Недостатками данного технического решения являются низкая производительность и ограниченная область применения способа из-за необходимости контактных измерений, а также проведения предварительных разрушающих испытаний для определения механических напряжений на различной глубине контролируемого изделия.The disadvantages of this technical solution are low productivity and limited scope of the method due to the need for contact measurements, as well as preliminary destructive tests to determine mechanical stresses at different depths of the controlled product.

Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность выявления зон концентрации напряжений бесконтактным способом неразрушающего контроля без проведения предварительных разрушающих испытаний.The technical problem of the present invention is the ability to detect stress concentration zones by a non-contact method of non-destructive testing without preliminary destructive testing.

Технический результат заключается в повышении производительности и расширении области применения способа.The technical result consists in increasing productivity and expanding the scope of the method.

Это достигается тем, что в известном неразрушающем способе выявления зон концентрации напряжений в изделиях из металлов и сплавов, основанном на подаче в исследуемое изделие электромагнитного поля различных частот тока возбуждения ƒ с регистрацией сигнала-отклика на каждой из частот ƒ и вычислении распределения составляющих сигнала-отклика по толщине изделия, на его бездефектной зоне определяют значения напряжения U0, индуцируемого полем вихревых токов при различных частотах тока возбуждения ƒ далее в контролируемой области изделия непрерывно регистрируют напряжения U, индуцируемые полем вихревых токов при различных частотах тока возбуждения ƒ, и получают зависимости амплитуды вносимого напряжения |Uвн|=|U-U0| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| от частоты тока возбуждения ƒ, и при равенстве нулю амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUm/Δƒ| во всем диапазоне частот тока возбуждения ƒ делают вывод об отсутствии зон концентрации напряжений в исследуемой области изделия, а при выраженном увеличении амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и появлении локального максимума зависимости отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| на частоте ƒt делают вывод о наличии в исследуемой области зоны концентрации напряжений.This is achieved by the fact that in the known non-destructive method for detecting stress concentration zones in products made of metals and alloys, based on the supply of an electromagnetic field of various frequencies of the excitation current ƒ to the product under study, recording the response signal at each of the frequencies ƒ and calculating the distribution of the signal-response components by the thickness of the product, on its defect-free zone, the values of the voltage U 0 induced by the field of eddy currents at different frequencies of the excitation current are determined; voltage | U ext | = | UU 0 | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | on the frequency of the excitation current ƒ, and when the amplitude of the introduced voltage is equal to zero | U vn | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU m / Δƒ | in the entire frequency range of the excitation current ƒ, it is concluded that there are no voltage concentration zones in the investigated area of the product, and with a pronounced increase in the amplitude of the applied voltage | U vn | and the appearance of a local maximum of the dependence of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | at a frequency ƒ t , a conclusion is made about the presence of a stress concentration zone in the investigated area.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена зависимость амплитуды вносимого напряжения |Uвн| от частоты тока возбуждения ƒ для изделия с зоной концентрации напряжений, на фиг. 2 показана зависимость отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| от частоты тока возбуждения ƒ для изделия с зоной концентрации напряжений, на фиг. 3 изображена схема вихретокового контроля зоны концентрации напряжений, полученной от вдавливания шара, на фиг. 4 представлена зависимость амплитуды вносимого напряжения |Uвн| от частоты тока возбуждения ƒ, полученная при вихретоковом контроле зоны концентрации напряжений, полученной от вдавливания шара, на фиг. 5 изображена зависимость отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| от частоты тока возбуждения ƒ при вихретоковом контроле зоны концентрации напряжений, полученной от вдавливания шара.The essence of the invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the dependence of the amplitude of the introduced voltage | U vn | on the frequency of the excitation current ƒ for a product with a voltage concentration zone, in Fig. 2 shows the dependence of the ratio of the amplitude increment of the applied voltage to the frequency increment | ΔU ext / Δƒ | on the frequency of the excitation current ƒ for a product with a voltage concentration zone, in Fig. 3 shows a diagram of the eddy current control of the stress concentration zone obtained from the indentation of the ball; FIG. 4 shows the dependence of the amplitude of the introduced voltage | U vn | on the frequency of the excitation current ƒ, obtained during eddy current control of the stress concentration zone obtained from the indentation of the ball, in Fig. 5 shows the dependence of the ratio of the amplitude increment of the applied voltage to the frequency increment | ΔU ext / Δƒ | on the frequency of the excitation current ƒ during eddy current control of the stress concentration zone obtained from the indentation of the ball.

Осуществление предлагаемого неразрушающего способа выявления зон концентрации напряжений в изделиях из металлов и сплавов осуществляется следующим образом.The implementation of the proposed non-destructive method for identifying stress concentration zones in products made of metals and alloys is carried out as follows.

Вихретоковым преобразователем с многочастотным возбуждением, подключенным в вихретоковому дефектоскопу, подают электромагнитное поле с различными частотами тока возбуждения ƒ в исследуемое изделие с регистрацией сигнала-отклика на каждой из частот тока возбуждения ƒ и определяют значение напряжения U0, индуцируемое полем вихревых токов от бездефектной зоны изделия при различных частотах тока возбуждения ƒ. Диапазон частот выбирают исходя из необходимой глубины проникновения вихревых токов, соизмеримой с толщиной исследуемого объекта [Неразрушающий контроль: Справочник в 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 2. кн. 1. М.: Машиностроение, 2003].An eddy-current transducer with multifrequency excitation, connected to an eddy-current flaw detector, supplies an electromagnetic field with different frequencies of the excitation current ƒ into the product under study with registration of the response signal at each of the excitation current frequencies ƒ and determines the voltage value U 0 induced by the field of eddy currents from the defect-free zone of the product at different frequencies of the excitation current ƒ. The frequency range is selected based on the required depth of penetration of eddy currents, commensurate with the thickness of the investigated object [Non-destructive testing: Handbook in 7 t. Under total. ed. V.V. Klyuev. T. 2.book. 1. M .: Mechanical Engineering, 2003].

Далее вихретоковый преобразователь перемещают в контролируемую область изделия и регистрируют напряжения U, индуцируемые полем вихревых токов при различных частотах тока возбуждения ƒ. Затем проводят расчет значений амплитуд вносимого напряжения |Uвн| при различных частотах тока возбуждения ƒ, по которым производят построение зависимостей амплитуды вносимого напряжения |Uвн|=|U-U0| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| от частоты тока возбуждения ƒ.Next, the eddy-current transducer is moved to the controlled area of the product and the voltages U induced by the field of eddy currents at different frequencies of the excitation current ƒ are recorded. Then, the values of the amplitudes of the introduced voltage are calculated | U vn | at different frequencies of the excitation current ƒ, according to which the dependences of the amplitude of the introduced voltage | U ext | = | UU 0 | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | on the frequency of the excitation current ƒ.

Известно, что в процессе деформирования металлов и сплавов отмечается изменение межатомных расстояний кристаллической решетки, приводящее к изменению концентрации и подвижности электрических зарядов, что оказывает влияние на значение электрической проводимости материала. При появлении в материале локальной зоны концентрации напряжений изменяются электромеханические свойства материала контролируемого изделия в этой зоне. При этом зона концентрации напряжений характеризуется градиентом деформационных полей и соответствующим градиентом электрической проводимости металла. В связи с наличием такой неоднородности электромеханических свойств материала, эффективным является получение распределения электрической проводимости по всей толщине изделия, которое позволяет оценить значения градиентов электропроводности и коррелирующих с ними значений градиентов деформаций, тем самым выявляя локализованные зоны концентрации напряжений в контролируемом изделии.It is known that in the process of deformation of metals and alloys, a change in the interatomic distances of the crystal lattice is noted, leading to a change in the concentration and mobility of electric charges, which affects the value of the electrical conductivity of the material. When a local stress concentration zone appears in the material, the electromechanical properties of the material of the controlled item in this zone change. In this case, the stress concentration zone is characterized by the gradient of deformation fields and the corresponding gradient of the electrical conductivity of the metal. Due to the presence of such inhomogeneity of the electromechanical properties of the material, it is effective to obtain the distribution of electrical conductivity over the entire thickness of the product, which makes it possible to estimate the values of the gradients of electrical conductivity and the values of the deformation gradients correlated with them, thereby identifying the localized zones of stress concentration in the controlled product.

Экспериментально установлено, что в недеформированном металле, характеризующемся малым уровнем внутренних напряжений во всем объеме объекта контроля, значение удельной электрической проводимости является постоянной величиной, в связи с чем значение вносимого напряжения |Uвн| не будет зависеть от частоты тока возбуждения ƒ, а значение отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| будет равно нулю. Также установлено, что при наличии в объекте контроля зоны концентрации напряжений значения электрической проводимости, вносимого напряжения |Uвн| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| будут изменяться в зависимости от глубины проникновения вихревых токов, при этом максимальное значение отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| будет соответствовать такой частоте ƒt, на которой глубина проникновения вихревых токов достигает области с максимальным градиентом механических напряжений.It has been experimentally established that in an undeformed metal, characterized by a low level of internal stresses in the entire volume of the control object, the value of the specific electrical conductivity is a constant value, and therefore the value of the introduced voltage | U vn | will not depend on the frequency of the excitation current ƒ, and the value of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | will be equal to zero. It was also found that if there is a voltage concentration zone in the control object, the value of the electrical conductivity, the introduced voltage | U vn | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | will vary depending on the depth of penetration of eddy currents, while the maximum value of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | will correspond to a frequency ƒ t at which the depth of penetration of eddy currents reaches the region with the maximum gradient of mechanical stresses.

Таким образом, согласно предлагаемому способу, при равенстве нулю амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| во всем диапазоне частот тока возбуждения ƒ делают вывод об отсутствии зоны концентрации напряжений, а при выраженном увеличении амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и появлении локального максимума зависимости отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| на частоте ƒt делают вывод о наличии в исследуемой области зоны концентрации напряжений.Thus, according to the proposed method, when the amplitude of the introduced voltage is equal to zero | U vn | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | in the entire frequency range of the excitation current ƒ it is concluded that there is no voltage concentration zone, and with a pronounced increase in the amplitude of the applied voltage | U vn | and the appearance of a local maximum of the dependence of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | at a frequency ƒ t , a conclusion is made about the presence of a stress concentration zone in the investigated area.

Реализация предлагаемого способа показана на примере выявления зоны концентрации напряжений под отпечатком от внедрения стального шара диаметром 15 мм на глубину 3 мм в поверхность алюминиевой пластины толщиной 15 мм (фиг. 3). Схема вихретокового контроля зоны концентрации напряжений, полученной от вдавливания шара, содержит обмотку возбуждения вихретокового преобразователя 1, измерительную обмотку вихретокового преобразователя 2, а также отпечаток от вдавливания шара 3 с прилегающей к нему зоной концентрации напряжений (зона интенсивной пластической деформации) 4 и остальной недеформированный материал 5.The implementation of the proposed method is shown by the example of identifying the zone of stress concentration under the imprint from the introduction of a steel ball with a diameter of 15 mm to a depth of 3 mm into the surface of an aluminum plate 15 mm thick (Fig. 3). The circuit for eddy current control of the stress concentration zone obtained from the indentation of the ball contains the excitation winding of the eddy current transducer 1, the measuring winding of the eddy current transducer 2, as well as the indentation from the indentation of the ball 3 with the adjacent stress concentration zone (the zone of severe plastic deformation) 4 and the rest of the undeformed material 5.

Установка вихретокового преобразователя осуществлялась с противоположной относительно отпечатка стороны алюминиевой пластины. Многочастотное возбуждение электромагнитного поля проводилось в диапазоне частот от 50 до 3000 Гц. В результате проведенных испытаний зарегистрированы зависимости амплитуды вносимого напряжения |Uвн| (фиг. 4) и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| (фиг. 5) от частоты тока возбуждения ƒ, и было выявлено выраженное увеличение амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и появление локального максимума зависимости отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| в зоне концентрации напряжений, сформировавшихся в процессе упругопластического деформирования металла вдавливанием шара. На недеформированных участках алюминиевой пластины значения амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| были близки к нулю на всех исследованных частотах тока возбуждения ƒ.The eddy current transducer was installed from the side of the aluminum plate opposite to the indentation. Multifrequency excitation of the electromagnetic field was carried out in the frequency range from 50 to 3000 Hz. As a result of the tests carried out, the dependences of the amplitude of the introduced voltage | U ex | (Fig. 4) and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | (Fig. 5) from the frequency of the excitation current ƒ, and a pronounced increase in the amplitude of the applied voltage | U vn | and the emergence of a local maximum of the dependence of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | in the zone of concentration of stresses formed in the process of elastoplastic deformation of metal by indentation of the ball. On undeformed sections of the aluminum plate, the values of the amplitude of the introduced voltage | U vn | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | were close to zero at all investigated frequencies of the excitation current ƒ.

Предлагаемый бесконтактный способ выявления зон концентрации напряжений позволяет проводить контроль изделий и конструкций с различным состоянием поверхности, при этом имеется возможность проведения контроля при отсутствии двустороннего доступа к изделию. Также данный способ может быть реализован в лабораторных и промышленных условиях для контроля металла действующего оборудования, в том числе для мониторинга кинетики накопления внутренних повреждений в наиболее нагруженных элементах технических устройств.The proposed non-contact method for detecting stress concentration zones makes it possible to control products and structures with different surface conditions, while it is possible to carry out control in the absence of two-way access to the product. Also, this method can be implemented in laboratory and industrial conditions to control the metal of the operating equipment, including for monitoring the kinetics of the accumulation of internal damage in the most loaded elements of technical devices.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить производительность способа контроля уровня внутренних напряжений в изделиях из металлов и сплавов и расширить область его применения, поскольку предлагаемый способ с высокой точностью выявляет наличие локальных зон концентрации напряжений бесконтактным способом по всей толщине контролируемого изделия без проведения предварительных испытаний разрушающими методами.The use of the proposed invention makes it possible to increase the productivity of the method for monitoring the level of internal stresses in products made of metals and alloys and to expand the scope of its application, since the proposed method with high accuracy reveals the presence of local stress concentration zones in a non-contact manner throughout the thickness of the controlled product without preliminary tests by destructive methods.

Claims (1)

Неразрушающий способ выявления зон концентрации напряжений в изделиях из металлов и сплавов, основанный на подаче в исследуемое изделие электромагнитного поля различных частот тока возбуждения ƒ с регистрацией сигнала-отклика на каждой из частот ƒ и вычислении распределения составляющих сигнала-отклика по толщине изделия, отличающийся тем, что на его бездефектной зоне определяют значения напряжения U0, индуцируемого полем вихревых токов при различных частотах тока возбуждения ƒ, далее в контролируемой области изделия непрерывно регистрируют напряжения U, индуцируемые полем вихревых токов при различных частотах тока возбуждения ƒ, и получают зависимости амплитуды вносимого напряжения |Uвн|=|U-U0| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| от частоты тока возбуждения ƒ, и при равенстве нулю амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| во всем диапазоне частот тока возбуждения ƒ делают вывод об отсутствии зон концентрации напряжений в исследуемой области изделия, а при выраженном увеличении амплитуды вносимого напряжения |Uвн| и появлении локального максимума зависимости отношения приращения амплитуды вносимого напряжения к приращению частоты |ΔUвн/Δƒ| на частоте ƒt делают вывод о наличии в исследуемой области зоны концентрации напряжений.A non-destructive method for detecting stress concentration zones in products made of metals and alloys, based on the supply of an electromagnetic field of various frequencies of the excitation current ƒ with the registration of the response signal at each of the frequencies ƒ and calculating the distribution of the signal-response components over the thickness of the product, which is characterized by that on its defect-free zone the values of the voltage U 0 induced by the field of eddy currents are determined at different frequencies of the excitation current ƒ, then in the controlled area of the product the voltages U induced by the field of eddy currents at different frequencies of the excitation current ƒ are continuously recorded, and the dependences of the amplitude of the applied voltage | U ext | = | UU 0 | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | on the frequency of the excitation current ƒ, and when the amplitude of the introduced voltage is equal to zero | U vn | and the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | in the entire frequency range of the excitation current ƒ, it is concluded that there are no voltage concentration zones in the investigated area of the product, and with a pronounced increase in the amplitude of the applied voltage | U vn | and the appearance of a local maximum of the dependence of the ratio of the increment in the amplitude of the applied voltage to the increment in frequency | ΔU ext / Δƒ | at a frequency ƒ t , a conclusion is made about the presence of a stress concentration zone in the investigated area.
RU2020142938A 2020-12-24 2020-12-24 Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys RU2753661C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142938A RU2753661C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142938A RU2753661C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753661C1 true RU2753661C1 (en) 2021-08-19

Family

ID=77349019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020142938A RU2753661C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753661C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089504A1 (en) * 1982-05-13 1984-04-30 Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева Electromagnetic method of detecting flaws in electroconductive articles and device for application thereof
US20090102473A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Soshi Narishige Eddy current testing method and eddy current testing apparatus
RU2584726C1 (en) * 2014-12-29 2016-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации" Method of measuring parameters of cracks in non-magnetic electroconductive objects
RU2710011C2 (en) * 2018-03-23 2019-12-23 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревик" Method for balancing an eddy current converters
US10823701B2 (en) * 2017-11-13 2020-11-03 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for nondestructive material inspection

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089504A1 (en) * 1982-05-13 1984-04-30 Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева Electromagnetic method of detecting flaws in electroconductive articles and device for application thereof
US20090102473A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Soshi Narishige Eddy current testing method and eddy current testing apparatus
RU2584726C1 (en) * 2014-12-29 2016-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации" Method of measuring parameters of cracks in non-magnetic electroconductive objects
US10823701B2 (en) * 2017-11-13 2020-11-03 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for nondestructive material inspection
RU2710011C2 (en) * 2018-03-23 2019-12-23 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревик" Method for balancing an eddy current converters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bjørheim et al. A review of fatigue damage detection and measurement techniques
Tian et al. Defect classification using a new feature for pulsed eddy current sensors
Zilberstein et al. MWM eddy-current arrays for crack initiation and growth monitoring
US7188532B2 (en) Self-monitoring metals, alloys and materials
US20070069720A1 (en) Material characterization with model based sensors
US20060076952A9 (en) Segmented field sensors
Si et al. Potential difference methods for measuring crack growth: A review
Espina-Hernandez et al. Rapid estimation of artificial near-side crack dimensions in aluminium using a GMR-based eddy current sensor
CN107144627A (en) Conductive solids Non-Destructive Testing circuit and the continuous stress quantitative evaluating method based on it
Sposito et al. An approximate model for three-dimensional alternating current potential drop analyses using a commercial finite element code
US7106055B2 (en) Fabrication of samples having predetermined material conditions
Janousek et al. Novel insight into swept frequency eddy-current non-destructive evaluation of material defects
US7161351B2 (en) Hidden feature characterization using a database of sensor responses
RU2753661C1 (en) Non-destructive method for detecting voltage concentration zones in products made of metals and alloys
Habibalahi et al. Forward to residual stress measurement by using pulsed eddy current technique
Moorthy et al. Magnetic Barkhausen emission technique for detecting the overstressing during bending fatigue in case-carburised En36 steel
Goldfine et al. Introduction to the Meandering Winding Magnetometer (MWM) and the grid measurement approach
Yin et al. Further investigations into capacitive imaging for NDE
Yin et al. Capacitive imaging technique for NDE
RU2819262C1 (en) Method of determining mechanical stresses in metal structures
JP2003510604A (en) Method and apparatus for non-destructive material characterization of ferromagnetic materials
Tian et al. COMPLEMENTARY ELECTROMAGNETIC NON‐DESTRUCTIVE EVALUATION
Malikov et al. Subminiature eddy-current transducers for studying steel to dielectric junctions
Marchenkov et al. Potential drop application to determine the electrical conductivity of a deformed steel sample
Nateq et al. Nondestructive characterization of induction hardened cast iron parts